基于UC3846的新型开关电源的设计

liuxw64391381

电源主电路的设计

; }- e8 J' p" u9 m8 w# I/ U- l　　在主电路中采用了移相全桥软开关电路，如图1所示。
http://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410426957.jpgic(600,400) name=img border=0>
- }8 A9 j9 }& Q  B    在此电路中，输入为AC220V电压，经过二极管整流桥把交流电变成直流电，为了消除此直流电压的脉动，在设计时采用了π型滤波电路。后接一个移相全桥软开关电路，使功率管实现零电压零电流开通和关断，将电路在工作时的功率损耗减至最小。输出为±23V/15A和±200V/0.8A，总功率P=2×23×15＋2×200×0.8=1010W，因此，也可以称此开关电源为大功率开关电源</A >。
5 [! q# x4 t$ H$ w- {变压器的设计是该电源的一个关键部分，而常规设计采用一大堆繁杂的公式进行推导，运算量较大，难免造成结果错误。鉴于此，本文采用图表的方法对原、副边进行设计，并考虑开关管导通压降等实际情况进行适当微调。该变压器的具体设计如下。
　　
4 a7 R3 b) T% q5 q+ s  z! F, Y1 ahttp://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410427400.jpgic(600,400) name=img border=0>
　　式中：n1，n2为一、二次绕组的股数；
电源全部毁掉。在这个开关电源中，我们采用了UC3846产生脉宽调制信号，用IR2110来驱动功率管，很好地避免了这个问题的发生。

0 U; f) a( S7 W, V  U& Xhttp://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410428410.jpgic(600,400) name=img border=0>
　　
8 \1 Z2 D5 o- ^) G. y2 @6 q　　2 PWM产生电路　　由于UC3846能同时产生两路PWM的输出，用一块UC3846就可以来驱动两块IR2110，这给设计带来了很大的方便，这样也可以满足体积小的要求。UC3846的引脚及PWM产生电路如图2所示。

& p  y( l. R  R5 I. k: N, J　　图2中，UC3846的引脚13和15接40V电源，它所产生的PWM的频率用式（1）计算。
# B2 A& o, z. i! h4 c
( W/ U1 }: |6 v, b& `4 f0 \8 X: zhttp://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410429413.jpgic(600,400) name=img border=0>
2 j' I9 [3 d; C$ A
& h4 |6 Z8 Z& b* }% T, ^6 Q/ \　　UC3846产生的PWM信号由引脚11和14输出来控制IR2110，由2块IR2110来产生4个功率管的驱动信号。
电路的设计
8 g* @% D& `6 @5 Q0 s( R0 A. i
- V5 }% K, {. f. `. n' \　　IR2110采用14端DIP封装，引出端排列如图3所示。
: W& H3 y) S7 e0 N5 w& o
3 d" J: N; L3 [/ C9 K& c" o+ `4 Q　　它的各引脚功能如下：

　　脚1（LO）是低端通道输出；

　　脚2（COM）是公共端；

　　脚3（Vss）是低端固定电源电压；
" D- q4 s2 H9 D- G
/ m: A/ ~- s$ @　　脚5（Us）是高端浮置电源偏移电压；
8 q. x) z) R9 g, P* ^+ W
, H' Z# y' a% c4 [& U& K　　脚6(UB)是高端浮置电源电压；

http://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410429905.jpgic(600,400) name=img border=0>
　　脚7（HO）是高端输出；

: d2 h5 U/ x% I2 |( C8 D　　脚9（VDD）是逻辑电路电源电压；

- G& a7 B/ n) W; x6 I/ C/ Z/ z　　脚10（HIN）、脚11（SD）、脚12（LIN）均是逻辑输入；

: l8 l  y& I. a# R- w# t　　脚13（Vss）是逻辑电路地电位端外加电源电压，其值可以为0V；

, r+ ^) D/ @; u. |　　脚4、脚8、脚14均为空端。
8 S8 H4 J2 z9 I  v
　　它的功能原理图如图4所示。
* `) ~% z' a0 M# q) z* ?6 r和闩锁抗干扰CMOS工艺制作，具有独立的高端和低端输出通道；逻辑输入与标准的CMOS输出兼容；浮置电源采用自举电路，其工作电压可达500V，du/dt=±50V/ns，在15V下的静态功耗仅有1.6mW；输出的栅极驱动电压范围为10～20V，逻辑电源电压范围为5～15V，逻辑电源地电压偏移范围为－5V～＋5V。IR2110采用CMOS施密特触发输入，两路具有滞后欠压锁定。推挽式驱动输出峰值电流≥2A，负载为1000pF时，开关时间典型值为25ns。两路匹配传输导通延时为120ns，关断延时为94ns。IR2110的脚10可以承受2A的反向电流。
$ I4 H3 [% t( Y; f
　　图5给出了IR2110在本设计中驱动全桥电路功率管的电路。IR2110的开通与关断传输延迟时间是接近匹配的（失配时间不大于10ns），开通传输延迟时间比关断传输延迟时间长25ns，这就保证了功率管在工作时不会发生重叠导通，为了更加安全起见，可在功率管的栅极上加一电阻与二极管网络（如图5中所示），这些电阻、二极管网络可进一步延迟功率管的导通而对其关断没有影响，这就相当于增加了死区时间。
　　
http://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410430533.jpgic(600,400) name=img border=0>

　　dp，dz为一、二次绕组的线径；
! r5 d5 a8 I$ G0 F" z2 ^( `- K
: ~4 k# t8 C% ~+ y　　S0K0为磁芯窗口使用面积；

　　Np，Nz为一、二次绕组的匝数。

  i- W2 W1 p- B* F# a& xhttp://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410428876.jpgic(600,400) name=img border=0>
( N+ v2 Z! a1 N. p5 Y% K+ m0 e/ y
' c3 V: o' J( y+ w- t　　U1为输入直流电压；
) X! v# \+ i$ ?2 Q
4 Z; \8 q  g8 Z4 ?  K　　U1r为整流管压降；

　　U1T为每匝电压值；
7 ]( v% e7 v" i( r  H
　　D为占空比，本设计D为0.6。

　　变压器的工作频率选100kHz，绕组的线径可以选为0.5mm。根据计算，变压器磁芯选EI－50型铁氧体磁芯，查电子变压器手册可知窗口使用面积为48.97mm2，每匝电压值为8.044V/匝。由此可得原边匝数为29匝，副边分别为6匝和45匝，经过实际的调试，最终确定为原边29匝，副边分别为5匝和44匝。在这种情况下，该开关电源运行良好。

; K* E  w1 A; I1 r　　应用全桥电路，要特别注意上下两个功率管的直通问题，如果出现直通，功率管将烧毁，甚至整个
; s" |: `; O8 }: Q! r( Y5 U